JPS6241123B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車用空調機に係り、特にマイクロ
コンピユータを応用した温度制御装置に関する。

一般に、自動制御を行なう場合、比例制御に加
え、積分制御を行なうことによりその制御特性が
改善されることはよく知られている。従来、自動
車用空調機において車内温度の比例積分制御を行
なうために、第１図に示すごとくアナログ演算回
路が用いられている。第１図においてＲ１〜Ｒ１
２は抵抗器、Ｃ１はコンデンサであり、回路図中
−＋記号を含んだ三角形はオペアンプ（演算増巾
器）である。Vc端子は一定電圧が供給される定
電圧端子、Vrはそれぞれ一定の基準電圧が供給
される基準電圧端子、Voutは演算信号が出力さ
れる出力端子である。次にＲ３〜Ｒ６オペアンプ
で構成される回路３４は加算増巾回路であり、左
端からの入力信号を代数加算し、右端に出力する
機能を果たす。ここでは、Ｒ３とＲ６、Ｒ４とＲ
６、Ｒ５とＲ６の比に応じ、各入力信号の増巾率
は各々独立に任意に設定することが可能である。
又、Ｒ７，Ｃ１オペアンプからなる回路３５は積
分回路であり、左端からの入力信号の時間的な積
分演算結果を右端に出力する。積分時定数はR7
×C1（CR時定数）の値に応じ任意に設定でき
る。又、Ｒ８，Ｒ９オペアンプからなる回路３６
は反転増巾回路であり、左端からの入力信号を増
巾及び位相反転して右端に出力する。ここでも増
巾率はＲ８とＲ９の比率により、任意に設定でき
る。又、Ｒ１０〜Ｒ１２オペアンプからなる加算
増巾回路は前述の回路３４と同様に動作する。こ
こで、サーミスタである内気センサ１２とＲ１、
同じくサーミスタである外気センサ１３とＲ２は
それぞれ温度検出回路を形成しており、センサの
温度に対応した信号電圧を発生する。又ボリウム
である温度設定手段１１は乗員が設定した温度に
対応した信号電圧を発生する。

内気センサ温度信号をTr、外気温度信号を
Ta、設定温度信号をTsとすると、第１図に示し
た回路により、次式に示す演算が行なわれる。

V₃₄＝K₁（Ts−Tr−１／Ｋ_２Ta） ……(1) V₃₅＝１／Ｋ_３∫V₃₄dt ……(2) V₃₆＝−K₄・V₃₄ ……(3) V₃₇＝−（K₅・V₃₅＋K₆・V₃₆） ……(4) 以上を整理すると V₃₇＝−K₇・V₃₄＋１／Ｋ_８∫V₃₄dt ……(5) ここでK₁〜K₈は定数 V₃₄〜V₃₇はそれぞれ回路３４〜７３の出
力信号 ｔは時間である。

上記(5)式は入力温度の差信号である。V₃₄に対
し、比例（右辺第１項）、積分（右辺第２項）を
表わしており、以上からわかる通り、第１図の回
路により、比例積分演算処理が実現できる。とこ
ろが、車両において良好な制御特性を得るために
は積分時定数として数分〜十数分の時間が必要で
あり、コンデンサＣ１として数百〜数千マイクロ
フアラツドという大型のコンデンサが必要とな
る。又、抵抗Ｒ７のインピーダンスを高く設定す
る必要があるため、コンデンサＣ１の洩れ電流に
よる影響を受けやすく何らかの対策が必要である
等、制御回路が複雑化、大型化するという欠点が
ある。

本発明の目的は、従来アナログ回路素子にて、
ハード的に行なつていた積分演算処理を、マイク
ロコンピユータのプログラムにより実行すること
によつて、小型で単純な構成の自動車用空調機の
制御装置を提供するにある。

本発明は、マイクロコンピユータの備えている
タイマカウンタの機能を応用し、正負の符号をも
つた演算信号データを一定時間ごとに、メモリに
加算すれば、実用上アナログ積分と同等の効果が
得られる点に着目し、該加算された近似積分デー
タに基づいて空調機の冷暖房能力制御を行なうも
のである。

以下図により本発明の実施例を説明する。

第２図は、自動車用空調機の断面模式図であ
る。第２図において、フアン１はブロワモータ５
の駆動により回転し空気を圧送する。エバポレー
タ２は、図示しない圧縮機より圧送された冷媒が
エバポレータ２の内部で断熱膨張し、その時の蒸
発熱により空気を冷却する役割を果たす。又、ヒ
ータコア４はエンジンからの温水を利用して空気
を加熱する役割を果たす。エアミクスドア３は、
エバポレータ２を通過した空気を分流し、ヒータ
コア４を通過する空気と、ヒータコア４を分流す
る空気の割合を決定する。さらに、パワーサーボ
６は、供給される負圧々力の大きさに応じてエア
ミクスドア３を開くため、パワーサーボ６に供給
する負圧々力を制御することによりエアミクスド
ア６の開度が制御される。以上の構成において、
吸込口７より吸引された空気はフアン１によりエ
バポレータ２に送られて冷却される。この冷却さ
れた空気がエアミクスドア３によりヒータコア４
をバイパスする空気と、ヒータコア４により再加
熱される空気に分流され、それらが再び混合して
吹出口８より車室内に吹出す。従つて、パワーサ
ーボ６に供給する負圧々力を制御することにより
空調機の冷暖房能力を制御することができると同
時に、ブロワモータ５の回転数すなわち印加電圧
を制御することによつても、空調機の冷暖房能力
の制御を行なうことができる。

次に第３図に本発明の一実施例における制御回
路構成を示す。各部の機能を説明すると、温度設
定部１１は自動車乗員の快適性にあわせて車室内
の温度を手動にて設定する。内気センサ１２、外
気センサ１３は、それぞれ車室内外の温度を検知
して電気信号に変換する。又、日射センサ１４は
太陽の直射による温度上昇等を検知することによ
り日射の強さを電気信号に変換する。一方、負圧
制御手段２１は、第２図におけるパワーサーボ６
への供給負圧を制御するため、エンジンからの負
圧々力を入力信号に応じて変化させる役割を果た
す。又、ブロワモータ５は第２図にて説明したご
とく、フアン１を回転させ吹出風量の制御を行な
うことができる。又、冷房用の圧縮機２２はエン
ジンからの駆動力の断続を行なうことにより、必
要に応じて運転、停止の制御を行ない、ウオータ
コツク２３は、暖房用のエンジンからの温水流路
を必要に応じて開閉する。さらに、マイクロコン
ピユータ１０は承知の通り、入力ポート１５、出
力ポート１９、中央処理装置であるCPU１６、
データ及びプログラム格納用のメモリ１８、シス
テムクロツク等を司るタイマカウンタ１７、デー
タ等の転送路であるバスライン２０等から構成さ
れる。以上の構成により、メモリ１８内のプログ
ラムに従い、入力ポート１５より順次データを読
込み、適切なる指示を必要に応じた出力ポート１
９に出力し、これらの手順を次々と繰り返すこと
により自動車用空調機の制御が行なわれる。

ここで、本発明の一実施例プログラムを第４図
により説明する。まずプログラムスタート時、マ
イクロコンピユータ１０の各部機能等の初期設定
を行なうために初期処理を行ない、以下第４図に
示すごとく順次処理が行なわれる。本発明におい
て特徴的な部分をさらに詳細に説明すると、第２
ステツプにおいて、積分データ記憶用メモリ（以
下、メモリint.と呼ぶ）の内容クリアを行なう。
一般にマイクロコンピユータは起動時、それらの
メモリ（リードオンリーメモリROMは除く）の
内容は確定されない。従つてメモリの内容により
制御を実施する本発明においては、第２ステツプ
においてメモリint.の内容を「０」にし、入力デ
ータと無関係な制御動作を防止する。ステツプ３
では入力ポート１５に印加された設定温度、車内
温度、外気温度、日射量などの電圧信号をＡ／Ｄ
変換により、デジタルの数値としてマイクロコン
ピユータ内部に読込み、必要に応じて、温度や日
射量の単位に換算する。

ステツプ４では、上記入力されたデータに基づ
き、次ステツプ以降で比例、積分演算を行なうた
めに使用する誤差信号の演算を行なう。本ステツ
プは、第１図における回路３４の動作に対応す
る。

次にステツプ５では、以後のステツプ６〜１１
において必要に応じ演算結果を利用できる様にす
るため、所定のメモリ位置に前ステツプでの演算
結果を記録する。次に第６ステツプにおいて、入
力温度データから演算された符号付演算信号をメ
モリint.に加える。本ステツプは、プログラムの
１周期に１度行なわれるため、一定時間ごとにメ
モリint.への加算が行なわれる。又、加算信号は
符号付であるため、加算信号の正、負に応じてメ
モリint.内の値が時間とともに増加、あるいは減
少し、積分と同等の結果が得られる。ここで、信
号加算の時間々隔を変化させれば、メモリint.の
内容の変化する速度が変化する。すなわち積分時
定数が変化するため、信号加算の時間々隔を適切
に設定することにより、積分時定数と任意に設定
可能であることは明らかである。次に第７ステツ
プにおいて、メモリint.の内容の絶対値（符号を
除いた値）があらかじめ決められている値Dmax
より大きいかどうか判定する。メモリint.の内容
がDmax以下であれば次の第９ステツプを実行す
るが、メモリint.の内容がDmaxを越えている場
合、メモリint.の内容の絶対値をDmaxに置換
（第８ステツプの実行）し、その後第９ステツプ
を実行する。第７，第８ステツプの目的は、第１
点として、メモリ内容のデータ巡環の防止であ
る。すなわち、マイクロコンピユータのメモリに
データを順次加算するとオーバーフローした時点
でデータが「０」にもどるため、これを防止す
る。第２点として、空調機の有限な冷暖房能力と
演算信号の対応ずけがある。すなわち、演算信号
データのみ増大した場合、空調機の冷暖房能力が
対応しきれないため、無意味な演算を繰り返すこ
とになることを防止する。従つて、Dmaxの値に
ついては、空調機の能力に応じて、データが正の
値の最大値Dmax1、又、データが負の場合の最
大値Dmax2とそれぞれ異なつた値となる場合に
も本ステツプ適用される。次に、空調機の冷暖房
能力の制御を行なう制御信号データを発生するた
め、第９ステツプにおいて、演算メモリ、メモリ
int.の内容をそれぞれ読み出して加算し、制御信
号データとする。第９ステツプにて得られた制御
信号データを第10ステツプにて、負圧制御手段が
接続されている出力ポートに出力する。本ステツ
プ終了後、空調機における他の制御を行なうステ
ツプである第11ステツプを実行し、再び第３ステ
ツプにもどる。

以上説明したごとく、本実施例によれば、大容
量コンデンサ等の部品を使用せず、マイクロコン
ピユータのプログラム処理のみにより、積分効果
が得られるため、積分時定数がプログラムにより
任意に簡単に選定でき、同時に回路構成が単純で
小型の自動車用空調機の制御装置が得られるとい
う効果がある。

第５図は本発明の他の実施例を示すもので、第
４図と異なるのは、一定時間ごとのメモリint.へ
の加算ステツプが、タイマ割込により行なわれて
いる点である。メモリint.への加算は、プログラ
ム処理上のどのポイントで実行しても実用上問題
ないため、メインプログラムは、上記メモリint.
への加算を除いた制御処理を連続して実行する。
一方、一定時間々隔で発生するタイマ割込みごと
に、第５図６′〜８のステツプで示したメモリ
int.への加算をを実行する。本実施例によれば、
メインプログラムの実行に無関係に、正確な一定
時間ごとのメモリint.への加算が行なえるため、
制御精度が向上すると同時に、プログラムがブロ
ツクとして分離するため、プログラミングが容易
になるという効果がある。

以上２つの実施例について説明を行なつたが、
一定時間ごとにメモリint.への加算を実施するた
め、タイマ割込み回数をカウンタで計数し、カウ
ンタがオーバーフローするごとにメモリint.への
加算を実施する方法等、種々手法が考えられる
が、実用上一定間隔と見なし得る間隔でメモリ
int.に符号付演算信号の加算を行なうことができ
れば、本発明に適用することが可能である。又、
前述の実施例では、空調機の冷暖房能力の制御を
行なうため、エアミクスドアの開度変化を行なう
場合について説明したが、同時にブロワモータに
も出力信号を出力し、吹出風量を同時に変化させ
ることによつて、より効果的な冷暖房能力制御が
行なえることは明らかである。

以上説明したごとく、本発明によれば、従来ア
ナログ回路素子にてハード的に行なつていた積分
演算処理を、マイクロコンピユータのプログラム
により実行することができるため、小型で単純な
構成の自動車用空調機の制御装置を提供できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の比例積分制御を行なう場合の
制御回路を示す回路図、第２図は、自動車用空調
機の構成を示す断面模式図、第３図は、本発明の
一実施例における制御装置の接続を示すブロツク
図、第４図は、本発明の一実施例を示すプログラ
ムのフローチヤート、第５図は、本発明の他の実
施例を示すプログラムのフローチヤートである。 ３……エアミツクスドア、６……パワーサー
ボ、１０……マイクロコンピユータ、１１……温
度設定手段、１２……内気センサ、１３……外気
センサ、１８……メモリ、２１……負圧制御手
段、２２……圧縮機、２３……ウオータコツク、
３４……温度信号演算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ データ入出力用のＩ／Ｏポート、タイマカウ
   ンタ、メモリ、プロセツシングユニツト等を含む
   マイクロコンピユータを備え、該プロセツシング
   ユニツトにより演算される制御信号データに対応
   して空調機の冷暖房能力の制御を行なう自動車用
   空調機において、少なくとも (1) 入力温度データを演算することにより、暖房
   あるいは冷房に対応する符号付演算信号を発生
   する手段。 (2) 該符号付演算信号を一定時間ごとに積分デー
   タ記憶用メモリに加算する手段。 (3) 該積分データ記憶用メモリ内の記憶データな
   らびに前記符号付演算信号との和からなる前記
   制御信号データを発生する手段。 を備えることを特徴とする自動車用空調機の制
   御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載において、積分デ
   ータ記憶用メモリの内容はマイクロコンピユータ
   の起動時にクリアされることを特徴とする自動車
   用空調機の制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載において、前記積
   分データ記憶用メモリ内のデータが、あらかじめ
   決められている一定の値を越えた場合、該メモリ
   内データの値を前記あらかじめ決められている値
   に置換することを特徴とする自動車用空調機の制
   御装置。